뛰어난 배터리 안정기술 가진 ESS종합솔루션 기업
[이투뉴스] 최근 잇따른 에너지저장장치(ESS) 폭발‧화재사고로 리튬이온배터리의 안전성을 두고 논란이 일고 있다. 사고원인을 둘러싸고 다양한 추측이 나오지만, 대개 폭발로 주변까지 전소된 사고라 원인규명이 쉽지 않은 실정이다.
이찬재 블루시그마 대표<사진>는 “리튬이온배터리의 근본적인 불안전성을 보완할 수 있는 안전시스템이 꼭 필요하다”고 강조한다. 생산 과정에서 배터리 내부에 발생한 미세입자가 서로 충돌하거나 화학반응 시 번져나가며 전기쇼트(short-circuit)를 유발할 수 있다는 설명이다.
이러한 쇼트가 유기용액인 전해질까지 번질 경우 소위 ‘열 폭죽’현상이 발생하면, 어떠한 소화 장비가 투입돼도 무용지물이라고 지적했다. 특히 방대한 수의 배터리가 필요한 ESS는 각별히 주의를 기울여 관리해야 한다고 꼬집었다.
블루시그마는 2015년 창립한 ESS 종합솔루션 기업이다. 이 대표는 20년간 삼성SDI에 몸담았고, 무정전 전원장치(UPS)기업 이온에서 배터리 관련 업무를 도맡았다. LG, 삼성, 신성이엔지 등에서 ESS 관련 업무를 수행한 석‧박사급 인재들을 포함해 8명이 함께 일하고 있다.
회사는 배터리관리시스템(BMS, Battery Management System)과 에너지관리시스템(EMS, Energy Management System), 전력변환장치(PCS, Power Conditioning System) 등을 개발‧활용하고, ESS분야에서 설계‧개발‧유지보수 등을 망라한 시스템 종합솔루션을 공급하고 있다. 2016년 소형 18650 배터리 기반의 ESS용 팩을 개발했고, 작년부터 ESS보급사업 및 미국‧호주 등 해외 실증국책과제에 참여하고 있다.
블루시그마가 개발한 ‘18650 소형 리튬이온전지’기반 ESS용 팩은 기존 대비 배터리 수명과 안전기능이 한층 보강된 제품이다. 다수의 전지를 묶을 시, 일반적으로 철로 된 전지 양극과 구리‧알루미늄으로 된 버스바(전도체)를 두 차례에 걸쳐 각각 니켈과 알루미늄으로 용접한다. 용접은 순식간에 전류를 흘려 접합하는 식이다.
이 대표에 따르면 블루시그마는 기존 용접방식과 달리 전지와 버스바를 레이저로 용접하고 있다. 레이저로 전지 양극과 버스바 일부를 살짝 녹여 접합하는 식이다. 기존 용접방식은 전지에 전류를 흘릴 시 배터리 수명에 부정적인 영향을 끼칠 수 있고, 18650전지가 가진 안전장치를 쓸모없게 만들 수 있다. 18650전지는 내부 셀 문제로 팽창할 시 고압으로 양극이 열리면서 전해질을 분출, 2차 화재를 방지하는 기능이 있다. 기존 용접방식은 구리와 알루미늄이 양극을 덮기 때문에 안전기능이 제대로 작동하지 못할 수 있다. 용접과정 역시 두 차례에서 한 차례로 단축돼 경제적이라 볼 수 있다.
이 대표는 “이러한 18650전지 기반 ESS팩은 전기자전거나 중소형 무정전 전원장치(UPS), 가정용 및 전력용 ESS 등 활용 폭이 넓다”고 말했다. 다수의 소형 전지를 결합해 원하는 모양과 크기를 만들기 용이하기 때문이다. 또 모듈 형태로 제작해 병렬구조로 연결 시, 소비자가 원하는 용량과 시기에 맞춰 ESS에 탑재할 수 있고, 문제가 발생한 모듈만 교체하면 돼 유지보수도 용이하다. 특히 배터리를 모듈 형태나 병렬구조로 결합하면, 여타 적층방식보다 배터리 간 간섭을 줄일 수 있어 상대적으로 화재‧폭발에 강하다는 게 이 대표의 분석이다.
이밖에도 블루시그마의 ESS용 에너지관리시스템(EMS) 역시 배터리의 최적관리를 지향하고 있다. 대개 배터리 상태점검은 제조업체가 보내는 데이터에만 의존하는 경향이 짙다. 블루시그마는 별도 설치하는 배터리관리시스템(BMS)을 EMS에 통합, 즉각적인 배터리 상태정보 획득이 가능토록 했다.
블루시그마는 이러한 기술력을 바탕으로 작년부터 미국과 호주에서 국책과제를 수행중이다. 미국 에너지부(DOE)산하 퍼시픽 노스웨스트 국립연구소(PNNL)와 북미지역 건물 피크 저감 및 비상전원용 ESS제품 개발과 비즈니스 모델 실증을 위해 효성, 신세계건설 등과 관련 사업을 진행 중이다. 호주에서도 보성파워택, 플라스포, 전지협회와 분산발전 연계형 ㎿급 ESS실증사업을 하고 있다. 최근 미국 테슬라사와도 협력관계를 맺었다.
국내에선 작년에 서울 고속버스터미널역 센트럴시티에서, 올해는 동산글로벌 대구 공장에서 전기요금 절감을 위한 ㎿급 건물용 ESS구축사업을 진행 중이다. 이외에도 가정용 및 중‧소형 ESS설비 등 소규모 시장을 개척하고 있다.
이찬재 대표는 “생산 공정에서 철저한 품질검사도 중요하나 현장에서 충분히 화재‧폭발에 대비책을 세워야 한다”며 “현재 국내시장은 대형 ESS설비 위주이나 궁극적으로 전력망 안정을 위해서는 소형설비 보급이 필요하다고 본다. 이와 함께 충분한 배터리 공급을 위한 제도 개선이 병행돼야 할 것”이라고 지적했다. 또 “향후 모듈형태 ESS설비 구축 등을 통해 해외 프로젝트를 추진할 예정”이라고 말했다.
※ 에너지스타 인터뷰는 ‘[창간특집] 에너지스타트업, 제조에서 서비스로 산업 전환 최전선’ 의 후속기사입니다. 앞으로 역량 있는 에너지스타트업을 지속 조명할 예정입니다.
최덕환 기자 hwan0324@e2news.com